Krievija veica izrāvienu kodolenerģētikā

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Projekts "Izrāviens" - kodolreaktors Brest-300, kas tiek būvēts netālu no Tomskas, atvērs jaunu lappusi Zemes enerģētikas sektorā. Krievija veido pasaulē pirmo Perpetuum Mobile ar 300 MW jaudu - atomelektrostaciju ar slēgtu degvielas ciklu. Projekts ar pašsaprotamu nosaukumu "Izrāviens" sola enerģiju bez briesmām, bez urāna ieguves un gadu desmitiem apsteidz konkurentus …

Četrdesmit trīs hektāri teritorijas, pelēkas monolītas sienas, armatūra, kas bagātīgi izstiepjas debesīs, celtņi un 600 strādnieki. Trīs gadus vēlāk šajā vietā, slēgtā pilsētā Seversk, 25 kilometrus no Tomska, sāks strādāt pirmais pasaulēPerpetuum Mobile ar 300 megavatu jaudu ir atomelektrostacija ar slēgtu degvielas ciklu un kausētu svinu kā dzesēšanas šķidrumu. Uzņēmums tiek saukts par eksperimentālu, jo tam paredzētās supertehnoloģijas līdz šim tiek aprēķinātas tikai uz matemātiskiem modeļiem. Taču, pārbaudot tos strādājošā reaktorā, mūsu kodolzinātnieki saņems jaunas paaudzes references atomelektrostaciju, gadu desmitiem atdaloties no konkurentiem no Toshiba, Areva un citiem. Projekts, kuram ir pašsaprotams nosaukums " Izrāviens", Sola enerģiju bez briesmāmun, pats galvenais, bez urāna ieguves.

Skeptiķi un mierīgais atoms

Daži vārdi tiem, kas mierīgo atomu uzskata par relikviju. Cilvēces nepieciešamība pēc enerģijas dubultojas ik pēc 20 gadiem. Dedzinot naftu un ogles, gadā veidojas aptuveni pusmiljards tonnu sēra dioksīda un slāpekļa oksīdu, tas ir, 70 kilogrami kaitīgu vielu uz katru zemes iedzīvotāju. Atomelektrostaciju izmantošana šo problēmu novērš. Turklāt naftas rezerves ir ierobežotas, un vienas tonnas urāna-235 enerģijas intensitāte ir aptuveni vienāda ar divu miljonu tonnu benzīna enerģijas intensitāti.

Svarīgas ir arī izmaksas. Hidroelektrostacijā kilovatstunda elektrības maksā 10-25 kapeikas, bet hidroenerģijas potenciāls attīstītajā pasaulē ir praktiski izsmelts. Ogļu vai mazuta stacijās - 22-40 kapeikas, bet rodas vides problēmas. Rūpnieciskajās vēja un saules elektrostacijās - 35-150 kapeikas, nedaudz dārgi, un kas garantē pastāvīgu vēju un mākoņu neesamību. Atomenerģijas pašizmaksa ir 20-50 kapeikas, tā ir stabila, rada daudz mazāk vides problēmu nekā naftas un ogļu dedzināšana, tās potenciāls ir neierobežots.

Visbeidzot, Krievijas miermīlīgais atoms izrādījās gandrīz ārpus konkurences. 2010. gadā, kad pēc 24 gadus ilgas aukstuma daudzas valstis atkal gribēja būvēt atomelektrostacijas, mūsu reaktori izrādījās lētāki un ne sliktāki par Japānas, Francijas un Amerikas prototipiem. Turklāt mēs, atšķirībā no konkurentiem , visus šos gadus esam būvējuši atomelektrostacijas – Rosatom bija, ko parādīt potenciālajam klientam.

Valsts korporācijas vadība kompetenti iznīcināja radušos trūkumus. Rezultātā Westinghouse Electric pagājušajā gadā bankrotēja. Toshiba, kas iepriekš izpirka Westinghouse Electric, ir ceļā. Arī Arēvas finansiālais stāvoklis nav apskaužams. Savukārt uz Atomexpo-2016 ieradās delegācijas no 52 valstīm. 20 no šīm valstīm vēl nav bijušas kodolenerģijas. Tie tagad parādīsies pirmo reizi Ēģipte, Vjetnama, Turcija, Indonēzija, Bangladeša – mūsu Krievijas atomelektrostacijas.

Dziļa elle

Galvenā kodolenerģijas problēma mūsdienās ir degviela … Uz Zemes ir 6,3 miljoni tonnu ekonomiski atgūstama urāna. Ja ņem vērā patēriņa pieaugumu, tas ilgs aptuveni 50 gadus. Mūsdienās izmaksas ir aptuveni USD 50 par kilogramu rūdas, taču, tā kā ieguvē ir iesaistītas mazāk ienesīgas atradnes, tās pieaugs līdz USD 130 par kilogramu un vairāk. Ir, protams, iegūti krājumi, un ne mazi, bet tie nav mūžīgi.

Urānu ir grūti iegūt vai ļoti grūti … Urāna rūdas klintī ir aptuveni 0,1-1 procents, plus vai mīnuss. Rūda rodas apmēram kilometra dziļumā. Temperatūra raktuvēs ir virs 60 grādiem pēc Celsija. Ekstrahētais iezis jāizšķīdina skābē, biežāk sērskābē, lai no šķīduma izolētu urāna rūdu. Dažās atradnēs sērskābi nekavējoties iesūknē zemē, lai vēlāk to varētu uzņemt kopā ar izšķīdušo urānu. Tomēr ir urāna ieži, kas nešķīst sērskābē …

Visbeidzot, tikai attīrītā urānā 0,72 procenti nepieciešamais izotops ir urāns-235. Tas pats, kurā darbojas kodolreaktori. To izcelt ir atsevišķas galvassāpes. Urāns tiek pārvērsts gāzē (urāna heksafluorīds) un izvadīts cauri centrifūgu kaskādēm, kas rotē ar ātrumu aptuveni divi tūkstoši apgriezienu sekundē, kur vieglā frakcija tiek atdalīta no smagās. Izgāztuve - urāns-238 ar atlikušo urāna-235 saturu 0,2-0,3 procenti tika vienkārši izmests 50. gados. Bet tad viņi sāka to uzglabāt cietā urāna fluorīda veidā īpašos traukos zem klajas debess. 60 gadu laikā zeme ir uzkrājusi apm divi miljoni tonnu urāna-238 fluorīda … Kāpēc tas tiek glabāts? Tad šis urāns-238 var kļūt par degvielu ātriem kodolreaktoriem, ar kuriem līdz šim kodolzinātniekiem ir bijušas sarežģītas attiecības.

Kopumā pasaulē uzbūvēti 11 industriālie ātro neitronu reaktori: trīs Vācijā, divi Francijā, divi Krievijā, pa vienam Kazahstānā, Japānā, Lielbritānijā un ASV. Viens no tiem, SNR-300 Vācijā, nekad netika palaists. Vēl astoņi ir apturēti. Divi strādnieki aizgāja … Kur tu domā? Tieši tā, uz Belojarskas AES.

No vienas puses, ātrie reaktori ir drošāki nekā parastie termoreaktori. Tajos nav augsta spiediena, nav tvaika-cirkonija reakcijas riska utt. Savukārt neitronu lauku intensitāte un temperatūra darba zonā ir augstāka, tēraudu, kas saglabātu savas īpašības pie abiem parametriem, ir grūtāk un dārgāk ražot. Turklāt ūdeni nevar izmantot kā dzesēšanas šķidrumu ātrā reaktorā. Atlikumi: dzīvsudrabs, nātrijs un svins. Dzīvsudrabs tiek izvadīts tā augstās korozijas dēļ. Svins jāuzglabā kausētā stāvoklī - kušanas temperatūra ir 327 grādi. Nātrija kušanas temperatūra ir 98 grādi, tāpēc visi ātrie reaktori līdz šim ir izgatavoti ar nātrija dzesēšanas šķidrumu. Bet nātrijs pārāk spēcīgi reaģē ar ūdeni. Ja ķēde būtu bojāta … Kā tas notika Japānas reaktorā "Monju" 1995. gadā. Vispār ātrie izrādījās par grūtu.

Neuztraucieties, tas nesasaldēs

"Neuztraucieties, svins mūsu Brest-300 reaktorā ne tikai nekad nesacietēs, bet arī nekad neatdzisīs zem 350 grādiem," Lente.ru stāsta projekta BREST-OD-300 vadītājs. Andrejs Nikolajevs … - Par to ir atbildīgas īpašas shēmas un sistēmas. Šis ir pilnīgi jauns projekts, kam nav nekāda sakara ar svina-bismuta reaktoriem, kas atradās zemūdenēs. Šeit viss tika izstrādāts, ņemot vērā jaunākos sasniegumus, tehnoloģijas un sasniegumus. Tas būs pasaulē pirmais ar svinu dzesējamais ātrais reaktors … Ne velti to sauc par "Izrāvienu". Pirms jums ir nākotnes uzņēmums - ceturtās paaudzes atomelektrostacija ar slēgts degvielas cikls.

Es nedrīkstēju kāpt būvlaukumā – tā ir slepena informācija. Viņi arī nedrīkstēja fotografēt, tāpēc bildes nav manas. Tos izgatavoja cilvēks, kuram iepriekš paskaidroja, no kādiem leņķiem var tvert objektu, un no kādiem – nav iespējams. Bet Andrejs Nikolajevs detalizēti paskaidroja, kāpēc un kādā secībā tiek būvētas trīs Proryv stacijas un kā atomelektrostacija var strādāt bez urāna.

Uzņēmums sastāvēs no trīs rūpnīcas: degvielas ražotne, pats reaktors un degvielas pārstrādes rūpnīca. Degvielas ražotnē tiks ražots pilnīgi jauns degvielas elementu sastāvs, kuram pasaulē nebija analogu. Šī ir jaukta urāna-plutonija nitrīda degviela - MNUP. Skaldmateriāls jaunajā reaktorā būs plutonijs … Un urāns-238, kas pats nav skaldāms, tiks apstarots ar termiskiem neitroniem un pārvērtīsies par plutoniju-239. Tas ir, Brest-300 reaktors ražos siltumu, elektrību un turklāt , sagatavojiet degvielu sev.

Divi putni ar vienu akmeni

Mūsdienu pasaulē strādā 449 tiek būvēti mierīgi rūpnieciskie kodolreaktori un vēl 60. Šo reaktoru darbības laikā, pagātnē un nākotnē, rodas plānveida problēma - izlietotās kodoldegvielas kompleksi. Pirmkārt, tos ievieto īpašās vannās, kur "atdziest" vairākus gadus. Pēc tam "atdzesētie" degvielas elementi tiek uzglabāti "sausās" glabātavās, kur tie tiek uzkrāti lielos daudzumos. Jauda apstrādāt atkritumu kompleksus ir vairākas reizes mazāka nekā nepieciešams. Kāpēc? Jo tas ir ļoti grūti un dārgi.

Projekta Breakthrough ietvaros tiks uzbūvēta pati sava degvielas pārstrādes rūpnīca. Kā jūs varētu nojaust, Šī iekārta ne tikai iznīcinās izdegušo degvielu, bet arī izdos izejmateriālus jauniem mezgliem … Vecie degvielas stieņi tiks izšķīdināti skābē, iespējams, sērskābā, pēc tam rūpnīcā, izmantojot sarežģītas ķīmiskās tehnoloģijas, šķīdums tiks atdalīts pa elementam. Nevajadzīgais tiek kondicionēts un aprakts, tiek izmantots nepieciešamais. Papildus jaunās degvielas izejvielām uzņēmums no vecajiem mezgliem iegūs retākos smago elementu izotopus, kas ir pieprasīti medicīnā, zinātnē un rūpniecībā.

Starp citu, reaktora jauda 300 megavati nav izvēlēta nejauši. Ar šo jaudu tas ražos tik daudz plutonija, cik patērē. Tas pats reaktors ar lielāku jaudu saražos vairāk degvielas, nekā patērēs. Tātad pēc iekraušanas Brestas reaktors darbosies kā parasts Perpetuum Mobile. Būs nepieciešams tikai neliels noplicinātā urāna krājums. Nu un urānu-238, kā jau minēju, kodolrūpniecība uzkrāj tādā daudzumā kas ilgs mūžīgi.

Liels kastrolis

- Lai jūs varētu iedomāties reaktoru, - turpina Andrejs Nikolajevs. - Šī ir panna 17 metrus augsta un 26 metrus diametrā. Tajā tiks nolaisti degvielas komplekti. Caur to cirkulēs siltummainis – izkusis svins. Visas iekārtas no un tikai uz Krievijas ražošanu. Tas būs pilnīgi drošs reaktors ar reaktivitātes rezervi, kas ir mazāka par vienību. Tas ir, saskaņā ar fizikas likumiem tam vienkārši nav pietiekami daudz reaktivitātes, lai paātrinātu. Liela mēroga avārijas uz tā nav iespējamas. Iedzīvotāju evakuācija nekad nebūs nepieciešama. Jebkura kļūme, ja tā notiks, nepārsniegs uzņēmuma ēkas robežas. Pat emisijas atmosfērā hipotētiskas avārijas rezultātā nenotiks.

Brest-300 reaktorā tiks ieviesta dzesēšanas šķidruma automātiskā tīrīšana. Jaunā reaktora dzesēšanas šķidrums, tas ir, svins, nekad nebūs jāmaina. Tas novērš vēl vienu problemātisku tradicionālās kodolenerģijas izšķērdēšanu - LRW.

Problēmas tiek atrisinātas ceļā

Brest-300 projekta autori ir Dolležala vārdā nosauktais NIKIET. Nauda tiek piešķirta laikā, būvniecība norit plānotajā tempā, pirmā darbu sāks degvielas ražošanas rūpnīca. Reaktora palaišana ir paredzēta 2024. gadā … Pēc tam tiks pabeigts degvielas pārstrādes modulis. Paralēli būvniecībai turpinās pētniecības un attīstības darbs. Šo darbu rezultātā būvniecībā periodiski tiek veiktas izmaiņas, tāpēc galīgais gala laika punkts netiek nosaukts.

Brestas projektam ir nelabvēļi akadēmiskajās aprindās. Tas ir saprotams, projekts uzvarēja konkursā, kurā piedalījās vēl vairāki izcili institūti. Kritiķi saka, ka Brestā izmantotās tehnoloģijas ir nepabeigtas. Jo īpaši viņi apšauba svina kausējuma izmantošanu kā siltumnesēju utt., Un tā tālāk. Mēs neiedziļināsimies detaļās, tās ir pārāk sarežģītas un neskaidras. No otras puses, kāpēc mums nevajadzētu uzticēties saviem atomzinātniekiem? Visi projekti, ko PSRS un pēc tam Krievija veica kodolrūpniecībā, bija soli priekšā saviem rietumu un austrumu kolēģiem. Tātad, kāds iemesls mums ir domāt, ka šoreiz viss izvērtīsies savādāk? Man liekas, ka vienkārši jāpriecājas par Rosatom un TVEL un tajā pašā laikā par sevi, jo tas tā ir mūsu korporācija.